一种基于加速度传感器的计步方法技术

本发明专利技术提供一种基于加速度传感器的计步方法，包括下列步骤：1)基于加速度传感器，获取步行过程中实时采集的线性加速度矢量的幅度值；2)初始化状态机，其中，将人行走一步的过程划分为多个阶段，所述多个阶段中的每个阶段均唯一地对应于所述状态机中的一个状态，使得人的行走过程与所述状态机中的状态转移相对应；3)将步骤1)所得的线性加速度矢量的幅度值依照时序输入所述状态机，触发所述状态机的状态转移，根据状态转移的循环得出计步数值。本发明专利技术能够克服传感器震动、抖动的影响，从而准确计步。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供，包括下列步骤：1)基于加速度传感器，获取步行过程中实时采集的线性加速度矢量的幅度值；2)初始化状态机，其中，将人行走一步的过程划分为多个阶段，所述多个阶段中的每个阶段均唯一地对应于所述状态机中的一个状态，使得人的行走过程与所述状态机中的状态转移相对应；3)将步骤1)所得的线性加速度矢量的幅度值依照时序输入所述状态机，触发所述状态机的状态转移，根据状态转移的循环得出计步数值。本专利技术能够克服传感器震动、抖动的影响，从而准确计步。【专利说明】
本专利技术涉及测量技术和传感器数据处理技术，具体地说，本专利技术涉及。
技术介绍
随着人们生活水平的提高，人们越来越注重自己的健康。计步器可以检测出人们的行走步数，帮助人们实时掌握锻炼情况，从而制定一个合理的健康规划。而计步器的应用领域范围远远不止于此，随着室内定位技术的逐步发展，计步器也应用到室内定位领域，它主要通过测试人们行走的步数，再结合步长估算方法，进而可以准确判断人们移动的距离。用于室内定位的计步功能也相应的需要更高的精度，但现有的计步器却不能满足室内定位的需求，这就需要研发高精准的计步器来确保室内定位的精准度。通常人们携带的计步器主要由振动传感器和电子计数器组成。这些计步器虽然具有体积小，易携带的优点，但是通常无法排除抖动、翻转等情况所带来的误计。由于人们在运动过程中，身体各个部分的运动形式也不尽相同，因此部分计步器要求使用者佩戴在身体指定位置，才能达到预期的计步效果。近年来，智能手机功能的日益增多使其在现代生活中的使用越来越广泛，运用手机中的内嵌的传感器来开发计步器也已屡见不鲜。因为手机已经与人们形影不离，所以手机计步器相比传统计步器更加方便了人们的生活。但现有计步器软件也同样无法排除手抖，翻转等情况带来的误计，而且往往只有在手机处于人们身体特定的位置时才能准确计止/J/ O
技术实现思路
因此，本专利技术的任务是克服现有技术的不足，提供一种能够使用随身携带的加速度传感器所采集数据实现准确计步的计步方法。本专利技术提供了，包括下列步骤:I)基于加速度传感器，获取步行过程中实时采集的线性加速度矢量的幅度值；2)将步骤I)所得的线性加速度矢量的幅度值依照时序输入状态机，触发所述状态机的状态转移，进而进行计步，其中，所述状态机具有多个不同状态，将人行走一步的过程被划分为多个阶段，这多个阶段分别对应于所述状态机中的不同状态，使得人的行走过程与所述状态机中的状态转移相对应。其中，基于线性加速度矢量的幅度值随时间变化的波形的特征点，将人行走一步的过程划分为多个阶段。其中，所述步骤2)中，所述状态机的状态包括加速度平衡状态CO，加速度上升状态Cl，加速度波峰状态C2，加速度下降状态C3，加速度波谷状态C4和完成状态C5。其中，所述步骤2)中，设Strl为加速度平衡段的上限值，Str2为加速度波峰段的下限值，Str3为加速度波谷段的上限值，Str4为加速度平衡段的下限值，初始化计数器，基于下述a)?f)，执行所述状态机，其中，a)如果当前状态机处于CO，判断当前的线性加速度矢量的幅度值是否小于Strl，如果是，状态机继续维持在CO，否则状态机进入Cl ；b)如果当前状态机处于Cl，判断当前的线性加速度矢量幅度值是否小于Str2，如果是，状态机继续维持在Cl，否则状态机进入C2 ；c)如果当前状态机处于C2，判断当前的线性加速度矢量幅度值是否大于Str3，如果是，状态机继续维持在C2，否则状态机进入C3 ；d)如果当前状态机处于C3，判断当前的线性加速度矢量幅度值是否小于Str3，如果是，状态机继续维持在C3，否则状态机进入C4 ；e)如果当前状态机处于C4，判断当前的线性加速度矢量幅度值是否小于Str4，如果是，状态机继续维持在C4，否则状态机进入C5 ；f)如果当前状态机处于C5，直接将所述计数器的计数值加I并跳转到CO ;或者根据状态机最近一次由CO运行至C5的周期是否满足预设的计步条件判断是否将所述计数器的计数值加I，然后再跳转到CO。其中，所述步骤2)还包括:将所述计数器当前的计数值作为当前的计步数值输出。其中，所述步骤2)的f)项中，所述计步条件包括:状态机最近一次由CO运行至C5的时间长度处于预设的完成一步的正常时间区间内。其中，所述步骤2)的f)项中，所述计步条件还包括:状态机最近一次由CO运行至C5的周期中，所对应的线性加速度矢量幅度值曲线中的波峰值大于预设的波峰值下限，并且所对应的线性加速度矢量幅度值曲线中的波谷值小于预设的波谷值上限。其中，所述步骤2)的f)项中，所述计步条件还包括:状态机最近一次由CO运行至C5的周期中，所对应的线性加速度矢量幅度值曲线中波峰值与波谷值之差处于预设的正常步行区间内。其中，所述步骤2)包括下列子步骤:21)预先设定所述Strl、Str2、Str3和Str4的初始值；22)在执行所述状态机的同时，基于预设的滑动窗口，实时统计所述滑动窗口内，大于重力加速度值的所述线性加速度矢量的幅度值的算数平均值；23)根据所述算数平均值与重力加速度值的差值和预设的第一百分比对StrlJg据所述算数平均值与重力加速度值的差值和预设的第二百分比对Str2进行实时更新，所述第一百分比小于第二百分比，Str3和Str4始终维持初始值。其中，所述步骤I)包括下列子步骤:11)基于加速度传感器，在步行过程中采集线性加速度矢量的幅度值的原始数据；12)对所采集的线性加速度矢量的幅度值的原始数据进行低通滤波处理，获取所述的步行过程中实时采集的线性加速度矢量的幅度值。本专利技术还提供了一种基于加速度传感器的计步装置，包括:数据采集单元，用于基于加速度传感器，获取步行过程中实时采集的线性加速度矢量的幅度值；以及计步单元，用于将数据采集单元所得的线性加速度矢量的幅度值依照时序输入状态机，触发所述状态机的状态转移，进而进行计步，其中，所述状态机具有多个不同状态，将人行走一步的过程被划分为多个阶段，这多个阶段分别对应于所述状态机中的不同状态，使得人行走一步的过程对应于所述状态机中一次状态转移的循环。与现有技术相比，本专利技术具有下列技术效果:1、本专利技术能够克服传感器震动、抖动的影响，从而准确计步。2、本专利技术的计步方法不针对特定人或特定状态，对于不同人的运动模式，以及同一人在不同状态下的运动模式，均能自适应地调整，进而实现准确计步。3、本专利技术特别适合于利用手机等常见移动智能设备实现计步，并且能够兼容于各种不同型号的手机以及其它移动智能设备。4、本专利技术的计步方法中，加速度数据采集阶段，不限定使用者携带加速度采集装置的位置和携带方式。例如，在使用手机作为加速度采集装置时，使用者在走路时，不论将手机置于裤兜、衣兜、提包、背包内，还是手握手机并随手摆动，还是边走边使用手机，本专利技术的计步方法均能自适应地调整并准确地进行计步。【专利附图】【附图说明】以下，结合附图来详细说明本专利技术的实施例，其中:图1示出了本专利技术一个实施例所提供的基于随身携带的加速度传感器的计步方法的流程图；图2示出了本专利技术一个实施例中滤波前和滤波后的线性加速度曲线的对比示意图；图3示出了人走完整的一步的示意图；图4示出了本专利技术一个实施例中人在水平行走过程中走完完整一步的过程中，手机所采集本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于加速度传感器的计步方法，其特征在于，包括下列步骤：1)基于加速度传感器，获取步行过程中实时采集的线性加速度矢量的幅度值；2)将步骤1)所得的线性加速度矢量的幅度值依照时序输入状态机，触发所述状态机的状态转移，进而进行计步，其中，所述状态机具有多个不同状态，将人行走一步的过程被划分为多个阶段，这多个阶段分别对应于所述状态机中的不同状态，使得人的行走过程与所述状态机中的状态转移相对应。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵方，罗海勇，李信然，尹家宝，
申请(专利权)人：中国科学院计算技术研究所，北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：北京;11